注塑成型毕业设计说明书.doc

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1、摘要 随着塑料工业的发展，塑料注射模已经成为制造塑料制品的 主要手段之一。本文主要介绍了塑料注射模设计的方法及过程。首先， 介绍了塑料注射模设计与制造在社会发展过程中所处的地位和作用， 并对塑料制品（注射器套筒注塑模设计）的结构进行了分析和适当的 修改，然后介绍了塑料注射模具的具体设计过程。具体设计内容包括： 进行塑件分析，进行塑件三维建模；完成模具总体方案的设计；完成 模具具体分型面等参数的选择；完成模具具体尺寸的计算；绘制模具 的工作图；完成设计说明书一份；此外，还对塑料注射模其他零部件 进行了简单的设计。最后阐述了完成此次设计之后的心得，并对以后 的模具设计思路提出了自己的见解和看法。

2、关键词：注射模设计 模具 塑料、 Abstract With the development of the plastic industry, the plastic injecting mold has already become one of the mainly ways of making the plastic ware. This paper mainly introduces the method and the process of the injecting mold designing. First, It has introduced the position and

3、function in the developing society of the plastic injecting molds making and designing, and analysied the structure of the plastic product ,and also modified some parts of the structure .Next, this paper introduce the concrete process of the plastic molds designing.according to the actualdesigning p

4、lastic, carried on the analysis and modifications of the plastic products structure craft, the next chapter introduced the concrete design process of the plastic injecting mold.The injecting machine was chosen according to the products weight,the face was chosen according to the structure of the pla

5、stics and model the For plastics analysis, plastic parts of 3 d modeling; The overall design of complete the die; Complete the die specific parting surface of the parameters such as choice; The size of the complete the die specific computation; Complete the a design specification In addition, return

6、 to design of plastics injected other zero parts of mold to carry on the simple design, the insight was elaborating in the end of the paper, and the later designing way of the injecting mold was put forward my views and viewpoints. KeyKey wordswords: injecting mold design mold plastic 目录 摘要摘要.I ABST

7、RACT .II 第第 1 章章绪论绪论 .1 1.1塑料及塑料工业的发展情况 .1 1.2选题的依据和背景 .1 1.3塑料模国内的发展状况 .1 1.4塑料模国外的发展状况 .2 1.5未来的发展趋势 .2 1.6毕业设计内容概述 .3 1.7本章小结 .3 第第 2 章章整体方案论证整体方案论证 .4 2.1产品分析 .4 2.1.1产品名称及图样.4 2.1.2产品结构分析.4 2.1.3产品材料的性能.5 2.2模具设计方案的选择 .6 2.2.1注射模基本模架的选择.6 2.2.2凹模结构方案选择.7 2.2.3凸模的结构方案的选择.8 2.2.4拉料杆的结构方案选择.8 2.3注

8、射机的选择 .9 2.3.1注射机类型的选择.9 2.3.2注射机型号的确定.10 2.4模具总体结构设计 .11 2.4.1分型面的选择.11 2.4.2型腔数的确定.12 2.4.3型腔的设计.13 2.4.4型芯的设计.13 2.4.5抽芯机构的设计.13 2.5本章小结 .14 第第 3 章章注射模的结构设计注射模的结构设计 .15 3.1成型部分的设计 .15 3.1.1凹模的结构设计.15 3.1.2凸模的结构设计.29 3.2浇注系统的设计 .46 3.2.1主流道的设计.47 3.2.2分流道的设计.50 3.2.3浇口的设计.51 3.2.4冷料穴的设计.55 3.3排溢引气

9、系统设计 .55 3.3.1排溢系统设计.55 3.3.2引气系统的设计.56 3.4冷却系统的设计 .57 3.4.1冷却装置的理论计算.57 3.4.2冷却装置基本形式的选择.60 3.4.3冷却系统的其他零部件.60 3.4.4冷却系统的其他零部件.61 3.5脱模机构的设计 .62 3.5.1顶杆脱模机构的设计.62 3.5.2成型活动镶块顶出脱模机构的设计.66 3.5.3抽芯机构的设计.67 3.5.4拉料杆的设计.75 3.6复位系统的设计 .77 3.6.1各部分尺寸确定.77 3.6.2材料的选择及配合公差的确定.77 3.7其它零部件设计 .78 3.7.1导向元件的设计.

10、78 3.7.2顶杆的导柱设计.79 3.7.3限位钉.80 3.7.4垫块的设计.81 3.7.5动模座板及定模座板的设计.82 3.8本章小结 .82 总结总结 .83 致谢致谢 .84 参考文献参考文献 .85 第 1 章 绪论 1.1 塑料及塑料工业的发展情况 中国塑料模具发展速度相当快。目前我国塑料模具在整个模具行 业中所占比重约为 30%。随着中国汽车、家电、电子通讯、各种迅速发 展，预计在未来模具市场中，塑料模具占模具总量的比例仍将逐步提 高，且发展速度将快于其他模具,塑料的应用将面对汽车工业航空航天 工业、电子电气工业、包装工业、建材工业、农业等诸多领域。 1.2 选题的依据和

11、背景 我之所以选择关于注塑成型的课题是因为近年来，中国塑料模具 发展速度相当快。目前我国塑料模具在整个模具行业中所占比重约为 30%。随着中国汽车、家电、电子通讯、各种迅速发展，预计在未来模 具市场中，塑料模具占模具总量的比例仍将逐步提高，且发展速度将 快于其他模具。 模具工业作为进入小康社会的原动力之一,正推动着整个工业技术 的发展和进步。当今社会，模具就是现代化，模具就是高效益的观念， 已被越来越多的人所接受。塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具 因素占 80%，由此可知，推动模具技术的发展的进步是刻不容缓的策 略，尤其是大型注射模的设计技术与制造水平，常可标志一个国家工 业化的发展程度。

12、 1.3 塑料模国内的发展状况 我国塑料模具的设计与制造目前主要依赖设计人员的经验和工艺 人员的技巧，设计的合理性只有通过试模才知道，制造的缺陷主要靠 反复修模来纠正。这不仅难以保证模具的质量，而且使模具的设计与 制造周期长，成本高，特别对大型、精密、复杂的中高档模具，问题 更为突出。我国的模具应用技术有较大的提高，而且模具市场也逐年 扩大。在原有的大型国有企业基础上，一些民营、合资企业等纷纷占 据市场，最近在我国生产制造的注射器套筒注射模都有模具结构成型。 就模具的发展水平来看，模具已进入专业化、一体化和标准化阶段。 1.4 塑料模国外的发展状况 国外的模具起步早、发展快、规模大，模具大部分

13、由专业造商提 供，还有大量生产模具的专业技术人才提供了标准的样件。快速提高 我国模具的专业化、一体和标准化是我国模具工业发展的目标。国外 注塑模具制造行业的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网 络化。追求的目标是提高产品质量和生产效率。国外发达国家模具标 准化程度达到 70%-80%，实现部分资源共享，大大缩短设计周期及制 造周期，降低生产成本。最大限度地提高模具制造业的应变能力满足 客户要求。 1.5 未来的发展趋势 随着人类社会的进步和高新技术的不断发展，世界各国不惜投入 重金开发塑料模具设计与制造技术。塑料模技术包括设计技术、材料 选择、加工技术、管理与维修技术等多种领域，属于系统

14、工程技术。 随着塑料模具应用领域的不断扩大，地位的不断提高，国家已非常重 视并制定出明确的奋斗目标。伴随着 21 世纪高新技术发展的巨大推动 作用，塑料模将面向注塑模 CAD 实用化、塑料模专用钢材系列化、塑 料模 CAD/CAE/CAM 集成化、塑料模标准化等多个方面发展。 1.6 毕业设计内容概述 毕业设计课题确定为基于 UG 的 10ml 注射器套筒注塑模设计。 毕业设计将根据在工厂里实习所见到的各种塑料模具的形状及工作原 理和通过查阅学习各种塑料模设计工具书来进行设计。设计内容主要 包括：进行塑件分析，进行塑件三维建模；完成模具总体方案的设计； 完成模具具体分型面等参数的选择；完成模具

15、具体尺寸的计算；绘制 模具的工作图；完成设计说明书一份； 1.7 本章小结 本章主要介绍了选题的依据及课题背景、塑料及塑料工业的发展状 况、塑料模国内外的发展状况及塑料模未来的发展趋势。最后介绍了 毕业设计所采用的主要方法及所要设计的主要内容。 第 2 章 整体方案论证 2.1 产品分析 2.1.1 产品名称及图样 产品名称：完成基于 UG 的 10ml 注射器套筒注塑模设计。其结构图 如下： 2.1.2 产品结构分析 1、形状 汽车烟灰缸盖的结构较为复杂，考虑到实际使用情况，其上下两 侧均有侧孔。该产品三边有侧棱，而且在两侧棱的部分存在向内凸起 的形状结构。 2、脱模斜度 产品的一边侧棱因要

16、紧紧包住模具的型芯，为了方便抽芯和脱模， 产品的侧棱有一定的脱模斜度。斜度约为 1。 3、壁厚 汽车烟灰缸盖在使用过程中不会受到过大的压力，该产品的侧棱 的最薄处的厚度为 1mm，内凸出的部位厚度为 2mm，其余部位的壁厚 均为 3mm。由于产品厚度分布较为均匀，因此有利于塑件的成型，不 易产生内应力。 4、加强筋 产品两边侧棱跨度较大，中间存在许多加强筋，用以增加塑件的 刚性，同时还能降低塑件的充模阻力，提高产品的质量。 5、圆角 带有尖角的塑件往往会在尖角处产生应力集中，该产品各边相交 出为了避免产生应力集中，都设计成了圆角。 2.1.3 产品材料的性能 1、ABS 塑料特性 ABS 塑料

17、中文称为丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物。其特性为：无定 形料、吸湿性强、流动性中等等。 2、ABS 塑料物理性能、热性能 密度：1.021.16g/cm3 比体积：0.860.98cm3/g 吸水率：(0.20.4)% 熔点：130160 c 计算收缩率：（0.30.5）% 比热容：1470J（kg.k） 热导率：0.263W(m.k) 注射压力：60100MPa 3、ABS 塑料的力学、电气性能 屈服强度：50MPa 抗拉强度：38MPa 断裂伸长率：35% 拉伸弹性模量：1.8GPa 抗弯强度：80MPa 抗拉强度：53MPa 弯曲弹性模量：1.4GPa 抗剪强度：24MPa 布氏硬度：9.

18、7/R121 表面电阻率：1.21013 介电常数：3.04 4、化学性能 耐酸性及对盐溶液的稳定性：对酸、水、无机盐、几乎完全没有 影响、在冰醋酸中会引起应力开裂。 耐碱性：耐碱类性优良。 耐油性：对某些植物油会引起应力开裂。 耐有机溶剂性：字酮、醛、酯以及有些氯化烃中要溶解，长期接 触烃类会软化和溶胀。 2.2 模具设计方案的选择 塑料模具是现代塑料工业生产中的重要工艺装备，也是成型塑料 制品的主要工具，它的结构对塑件的质量和生产效率等有直接的关系。 其各部分结构方案的选择不仅关系塑件的成型，同时还影响模具整体 布局的合理性，故模具结构设计方案选择极其重要。 2.2.1 注射模基本模架的选

19、择 方案一：单分型面注射模 单分型面注射模的特点是：模具只有一个分型面，是注射模中最 简单最常用的一类。综合考虑各方面因素，汽车烟灰缸盖注射模可以 使用单分型面注射模，采用单分型面注射模不仅模具结构简单，易于 加工和装配，同时利于分型和提高工作效率。 方案二：多分型面注射模 多分型面注射模的特点是：模具有两个或两个以上的分型面，适 用于点浇口进料的模具。综合考虑注射模的结构形式，若采用多分型 面注射模，会增加模具设计的难度，同时使模具加工带来困难，而且 使生产汽车烟灰缸盖的成本增加。故该方案不满足要求。 方案三：带有活动镶件的注射模 带有活动镶件的注射模的特点是：塑件带有侧孔或侧凹，成型这 些

20、部位的模具零件做成活动的，随塑件一起取出模外分离。由于汽车 烟灰缸盖的结构中存在侧凹部分,故应使用带有活动镶块的注射模。使 用该种注射模,不仅使镶块充当成型部件,而且能使镶块充当顶出机构,不 仅使模具的结构更加紧凑,同时还使模具设计简化。因此, 汽车烟灰缸 盖的模具可使用带有活动镶件的注射模。 方案四:带有侧向分型抽芯机构的注射模 带有侧向分型抽芯机构的注射模的特点:塑件带有侧孔或侧凹,成型 这些部位的模具零件,做成可在模内滑动,由斜销等机构驱动,由于汽车烟 灰缸盖带有两个侧孔,综合考虑其结构形状和带有侧向分型抽芯机构的 注射模特点,可以使用该注射模模架。因为只有采用侧抽芯注射机才能 满足汽车

21、烟灰缸盖的结构工艺要求,虽然采用该结构会使模具的设计,制 造和装配带来困难。但是这是工艺设计要求所必须的。 其他方案:a 自动卸螺纹的注射模,由于塑件不存在螺纹,故不使用该 注射模;b 定模一侧有脱模机构的注射模,由于汽车烟灰缸盖可以使其留 在动模上,故不采用定模脱模机构。 根据以上各注射模方案的论证,结合汽车烟灰缸盖的结构和形状特 点,最终采用的整体结构方案为:单分型面带有活动镶块及侧向分型抽芯 机构的注射模。 2.2.2 凹模结构方案选择 方案一:整体式凹模 整体式凹模特点是:凹模由整块材料加工制成,常用于形状简单的中 小型模具,由于汽车烟灰缸盖的结构比较复杂,故不能采用整体式凹模。 方案

22、二:整体嵌入式凹模 整体嵌入式凹模的特点是:在多型腔模具中,凹模常加工成带台阶的 镶块,从凹模固定板下部嵌入,用支承钉,螺钉将其固定。对于汽车烟灰缸 盖,其结构复杂,但是各部分尺寸较小,采用整体嵌入式凹模不仅使机械加 工方便简单,同时也节约了模具的材料。故应选择此方案。 2.2.3 凸模的结构方案的选择 方案一:整体式凸模 整体式凸模也就是将型芯和模板作成整体,该结构主要应用于小型, 结构简单的模具中,其不满足汽车烟灰缸盖的适用范围,故不应采用该结 构方案。 方案二:整体嵌入式凸模 整体嵌入式凸模是将各个凸模或型芯单独加工,然后再整体嵌入到 固定板上,用支承钉和螺钉固定。考虑到汽车烟灰缸盖的结

23、构形状复杂, 使用该结构的凸模,不仅能使机械加工方便,同时节约模具制造材料,使模 具设计简单化。故选择此结构方案。 2.2.4 拉料杆的结构方案选择 方案一:钩形(Z 形)拉料杆 拉料杆头部做成 Z 形,可将主流道凝料钩住,开模时即可将该凝料从 主流道拉出。拉料杆的尾部是固定在顶杆固定板上的,故在塑件顶出时 凝料也一起被顶出,取出塑件时朝着拉料钩的侧向稍许移动,即可将塑料 连同浇注系统凝料一起取下。这种拉料杆除了起到拉住和顶出主流道 凝料的作用外,还兼有冷料穴的作用。但是主流道凝料拉出后不能自动 脱落,需人工摘掉,不宜用于全自动机构中。考虑到汽车烟灰缸盖模具在 实际生产工作中,主要采用的是半自

24、动化操作,因此可以选择该种形式的 拉料杆。 方案二:球形拉料杆 运用该种的拉料杆,当塑料进入冷料穴后,紧紧包在拉料杆的球形头 上,开模时即可将主流道凝料从主流道中拉出。拉料杆的尾部固定在动 模边的型芯固定板上,并不随顶出机构移动。这种拉料杆的流道料能自 动脱落,但球形部分加工比较困难。该种形式拉料杆的适用于推板顶出 机构。 综合考虑该种形式拉料杆的适用范围以及汽车烟灰缸盖模具所 采用的顶出机构,该种形式的拉料杆不宜选用。 方案三:圆锥形拉料杆 圆锥形拉料杆头部制成圆锥形的,依靠塑料收缩的包紧力而将主流 道凝料钩住。这种拉料杆与推板顶出机构同时使用。这种形式的拉料 杆既起到了拉料的作用,又起到了

25、分流锥的作用,广泛用于单腔注射模成 型,带有中心孔的塑件。这种拉料杆的缺点是小型塑件不便开设冷料穴。 综合考虑所设计模具及该种形式的拉料杆适用范围,不宜采用该种形式 的拉料杆。 2.3 注射机的选择 注射机是塑料注射成型的主要设备。 2.3.1 注射机类型的选择 注射机类型可分为卧式,立式和直角式三种。 1、卧式注射机的优点 （1）开模后塑件按自重落下,便于实现自动化操作。 （2）螺杆和塑化装置的塑化能力强,且均匀,注射压力可达 68657845N/cm2压力损失小,塑件内应力及定向性小,可减少变形和开 裂倾向。 （3）螺杆式注射机可采用不同的螺杆,使用调节螺杆转数及背压等 适应能力,可加工各

26、种塑料及不同要求的塑件。 2、卧式注射机的缺点 装模麻烦,安放嵌件及活动型芯不便,易倾斜落下。螺杆式注射机加 工低粘度塑料,薄壁及形状复杂塑件时,易发生副料回流,螺杆不易清洗, 贮料清洗不净,易发生分解。 综上所述,由于卧式注射机主要以螺杆式为主,且卧式螺杆式注射机 满足所设计产品的工艺成型要求,因此,可选用该类型的注射机。 2.3.2 注射机型号的确定 根据产品的质量 m=110g,取材料(ABS)1.05g/cm3故其体积为 V=m/p=110/1.05g/cm3=104.7619cm3=105cm3由于模具方案确定为双型腔， 故实际应注射的体积为 V 实=2V=2105cm3=210cm

27、3。由注射机的选用 原则可知，实际注射量应不超过注射机的规定克数，应在其额定注射 量的 80%以内，故 Q公=2V/0.8=2105/0.8=262.5cm3,查表可得国产塑 料注射机 XS-ZY-350 其最大体积为 350cm3, 满足选用要求。因此，注 射机选用 XS-ZY-350 型注射机。 1、选用注射机的主要技术参数 型号：XS-ZY-350 结构形式：卧式 最大注射量：350cm3 最大注射压力：106.8MP 锁模力：2450KN 移模板行程：260mm 最小模具厚度：165mm 模具定位孔直径：160mm 喷嘴球半径：18mm 最大成型面积：645cm2 2、注射机部分参数得

28、校核 （1）注射量得校核 由公式 K利G公G件+G废，公式中，G公为注射机公称注射量， 故 G公=3501.05=367.5g；K 利为注射机最大注射量得利用系数，一般 取 0.750.85，取 K利=0.8；G 件为塑料得质量，故 G件=220g；G废为 浇注系统等废料得质量，根据工厂的实际情况，估算取得 G废=30g。 由以上数据可得 K利G公=0.8367.5=294g G件+G废=220+30=250g 故满足 K 利 G 公G 件+G 废，符合注射量得选用要求。 （2）注射压力的校核 在选用螺杆式注射机时，ABS 塑料成型时的注射压力范围为 60100MPa 。由公式 P公P注，式中

29、 P公为注射机的最大注射压力， 故 P公=106.8MPa；P注为塑料成型所需的实际注射压力，故 P注 =60100MPa。由此可得，满足 P公P注，故注射压力满足要求。 (3)锁模力的校核 由公式 F锁K损P注A分，式中，F锁为注射机的额定锁模力， 故 F锁=2450KN，K损为注射机压力到达型腔的压力损失系数，一般取 0.340.67，取 K损=0.6，P注为塑件成型所需的实际注射压力，取 P注 =100106Pa；A分为塑料及浇注系统在分型面上的投影面积，由于塑 件在分型面上的投影近似为长方形，长为 17.5cm,宽为 8cm，所以 A分 =17.58=140cm2=0。014m2。 由

30、以上数据可知，F锁=245000N; K损P注A分=0.61001060.014=84000N; 故 F锁K损P注A分，满足锁模力的要求。 2.4 模具总体结构设计 2.4.1 分型面的选择 分型面是为了将塑件浇注系统凝料等从密闭的模具内取出，以及 为了安放嵌件，将模具适当地分成两个或若干个主要部分，这些可以 分离部分的接触表面。 分型面的选用原则：（1）分型面不仅应选择在对塑件外观没由影 响的位置，而且必须考虑易于清除或修整分型面处所产生的溢料飞边， 要力求分型面处产生飞边。 （2）应利于塑件的脱模，否则，注射模结 构会变得比较复杂。一般而言，应尽可能保证塑件在开模后滞留在动 模一侧，以利于

31、把顶出脱模机构设置在动模上，从而使他们在注射机 合模系统作用下工作。 （3）分型面不应影响塑件得尺寸精度。 （4）应 尽量减小模腔在分型面上的投影面积，以避免此面积与注射机许用的 最大注射面积接近时可能产生的溢料现象。 （5）分型面应尽量与最后 才能充满熔体的模腔表壁重合，有利于注射成型过程中的排气。 （6） 应尽量减小脱模斜度带来的塑件大小端尺寸差异。 （7）分型面应能使 注射模分割成便于加工的零件，以减小注射模加工难度。 （8）分型面 的位置有时还与注射机的技术参数规格有关，故应综合加以考虑。 通过以上对分型面选用原则的介绍，经过仔细分析汽车烟灰缸盖的几 何形状及拟采取的模具方案，确定分型

32、面示意图如下： 图 2-2 分型面选择分析：选择如上图所示的模具分型面，首先能满足产 品成型的工艺要求，同时也满足产品表面粗糙度的要求，即将表面要 求较高的部分放于定模中，而将表面要求低的放于动模中。再次， 采用上图所示的分型面能减小脱模斜度，以防止由此引起塑件的大小 端尺寸差异过大。由于该模具由侧向分型抽芯机构，上图所示的分型 面能便于抽芯。该分型面与料流的末端重合，因此由利于气体的排出。 汽车烟灰缸盖的模具利用了镶块成型，采用上图分型面，有利于成型 镶块的安放，同时也使模具整体结构简化。 2.4.2 型腔数的确定 合适的型腔数目，应受注射机锁模力、注射量、料筒塑化能力及 成型件产量、精度、

33、形状和进料口位置，以及注射模设计要求与经济 性等条件的综合限制。 根据注射机的注射能力，以每次注射量不超过注射机最大注射量 的 80%来求型腔数 N 时，公式为 N=(0.8G-w)/W 式中 N型腔数 G注射机的最大注射量 W成型件的重量 W浇注系统的重量 由于选择的注射机为 XS-ZY-350，故 G 为 367.5g，w 为 110g；W 为 30g。 故 N=(0.8367.5-30)/110=2。4 故取型腔数为 2。 2.4.3 型腔的设计 型腔的强度和刚度是注射模设计中经常需要考虑的问题。因注射 模的型腔在成型压力作用下容易产生变形，其变形量必须在允许范围 以内，如变形量过大，则

34、将会导致型腔的扩大而易出毛边并使塑件尺 寸增大，甚至造成型腔的破裂。另外，当塑件成型后，压力消失时， 型腔又会因弹性恢复而收缩，若收缩尺寸大于塑料的收缩率时，则会 使型腔紧紧地包住塑件而造成开模困难，或因此引起塑件残留在定模 上而使脱模困难，甚至损坏塑件。 型腔的壁厚尺寸计算在第三章有详细的介绍。 2.4.4 型芯的设计 型芯是成型塑件上孔的成型零件。由于汽车烟灰缸盖产品存在外 凸的部分，故应运用型芯来成型。由于是非圆型芯，为了便于制造， 可将其连接部分制成圆形的。并用螺母及弹簧垫圈拉紧。 2.4.5 抽芯机构的设计 当塑件上具有与开模方向不同的内外侧孔或侧凹等阻碍塑件直接 脱模时，必须将成型侧孔或侧凹的零件做成活动的，成为活动型芯。 在塑件脱模前先将活动型芯抽出，然后再从模中顶出塑件，完成活动 型芯抽出和复位的机构叫做抽芯机构。由于汽车烟灰缸盖产品存在两 个侧孔，故应采用两个侧抽芯机构来完成孔的成型和完